AT113445B - Glühkathode für Entladungsgefäße. - Google Patents

Description

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  Glühkathode für Entladungsgefässe 
Es ist durch die Untersuchungen von Wehnelt bekannt, dass die Oxyde, Chloride und Fluoride der Erdalkalien und deren Gemische schon bei sehr niedrigen Temperaturen Elektronen emittieren. Neuere Arbeiten haben dann gezeigt, dass diese Eigenschaften im gleichen Masse allen einfach zusammengesetzten Verbindungen der betreffenden Elemente zukommt. Von allen diesen Verbindungen hat praktisch nur das Oxyd Bedeutung erlangt. Sind in der Technik andere Ausgangsmaterialien, z. B. das Nitrat (nach dem alten Verfahren von Wehnelt), benutzt worden, so war doch in allen Fällen die emittierende Substanz das Oxyd, welches sich durch irgendwelche Umsetzungen gebildet hatte.

   Nun zeigen gerade diejenigen Verbindungen, die bei besonders niedrigen Temperaturen schon sehr hohe Emission haben, nämlich die Verbindungen des am stärksten elektropositiven Bariums, welches in dieser Beziehung den Alkalien schon recht ähnlich ist, die unangenehme Eigenschaft, dass sie der Wirkung des   Glimmbogens   schlecht widerstehen und sieh leicht verflüchtigen. Es soll allerdings nicht unerwähnt bleiben, dass nach 
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 lage abhängt. 



   Auch jetzt noch ergeben sich bei der Herstellung der Wehnelt-Kathode recht erhebliche Schwierigkeiten. Die Oxyde verändern sich während des Fabrikationsganges, z. B. durch Kohlensäureaufnahme, sehr leicht. Die notwendige Gleichmässigkeit der Fabrikation lässt sich daher mit den Oxyden nur schwer erreichen, und es sind Ausfälle, welche die Unkosten des Verfahrens sehr erhöhen, nicht zu vermeiden. 



   Der Versuch, an Stelle der empfindlichen Oxyde die wesentlich unempfindlicheren und beständigeren Erdalkalisalze der Sauerstoffsäuren zur Fabrikation von Glühkathoden zu verwenden, scheiterte bisher vollkommen. Die in Frage kommenden Verbindungen, z. B. die Sulfate, Silikate, Phosphate und Karbonate, zeigen keine Emission, da der stark elektronegative Säurerest den Austritt der Elektronen vollständig verhindert. Erst wenn die Salze dissoziieren, d. h., wenn ein Teil des in vielen Fällen   flüchtigen   Säurerestes bei hoher Temperatur abgespalten und dementsprechend freies Oxyd vorhanden ist, setzt eine   merkliehe   Elektronenemission ein.

   Das unter diesen Verbindungen noch am leichtesten dissoziierbare Karbonat ergibt daher bei vorsichtiger und vollständiger Dissoziation eine brauchbare Kathode ; doch ist der Prozess langwierig und schwierig. 



   Eine genaue Durchprüfung der vorliegenden Verhältnisse ergab nun, dass doch eine ganze Reihe von Salzen der Sauerstoffsäuren, u. zw. gerade Salze von nicht flüchtigen Säuren in hervorragendem Masse befähigt sind, bei schon recht niedrigen Temperaturen Elektronen auszusenden. Die hier in Frage kommenden Salze sind die Verbindungen der Oxyde der stark elektropositiven Metalle, z. B. der Alkali und Erdalkalioxyde mit den Sauerstoffverbindungen der Elemente, die amphotere Oxyde bilden, also z. B. mit Aluminaten, Zinkaten, Chromiten, Zirkoniaten usw.   (nBaOniAlsOnNasOmZrOz   usw., wobei n und m ganze Zahlen darstellen). Mit steigender Azidität des Säurerestes nimmt die Fähigkeit der Substanz Elektronen auszusenden ab.

   So ist das Erdalkalisalz der Zirkonsäure noch als eine ausgezeichnet emittierende Substanz anzusprechen, während dagegen das Titanat keine brauchbare Elektronenemission mehr zeigt. Oxyde, die saurer sind als die Titansäure, können daher als Säurereste nicht mehr verwendet werden. Die Elektronenaffinität des Säurerestes ist dann schon so gross, dass die Emissionselektronen (Valenzelektronen) vollständig gebunden sind. 



   Die Verbindungen zeigen eine nur unwesentlich höhere Emissionstemperatur, besitzen aber eine Temperaturstabilität, wie sie den einfachen Verbindungen, wie z. B. den Oxyden, nicht zukommt. Während 

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 Barium als Oxyd auf einer Platinunterlage unter dem Einfluss des Entladungsstromes sich bald verflüchtigt, widerstehen die obengenannten Verbindungen auch dauernden, bedeutend stärkeren Entladungen. 



   Zur Herstellung der Kathoden kann man die Verbindungen vorher fertigstellen (siehe GmelinHandbuch) und auf die stromführende Unterlage aufbringen. Zweckmässiger stellt man jedoch die Verbindungen erst auf der Kathode her. Man erreicht dadurch, dass man von Substanzen ausgehen kann, die vollständig luftbeständig sind. Z. B. kann man zur Herstellung der Aluminate oder Zirkoniate der Erdalkalien so verfahren, dass man die Erdalkalikarbonate mit hydratischen oder anhydrischen Aluminiumbzw. Zirkonoxyd mit etwas Bindemittel auf die Unterlage aufbringt und dann erhitzt. Die Kohlensäure wird namentlich im Vakuum leicht ausgetrieben, indem sich gleichzeitig das entsprechende Salz bildet. 



   Man kann allerdings auch ohne Bedenken von den Oxyden oder Hydroxyden ausgehen, da die während des Fabrikationsganges aufgenommene Kohlensäure beim Erhitzen durch die Wirkung des sauren Oxydes leicht und schnell verdrängt wird. 



   Eine weitere Möglichkeit, die Verbindungen herzustellen, besteht darin, die Legierungen der Metalle oder die Metallpulvergemische zu oxydieren. 



   Die soeben beschriebenen Salze können auch in Verbindung mit andern Elektronen emittierenden Substanzen verwendet werden, man kann ihnen selbst auch zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit oder der Temperaturbeständigkeit Substanzen, die ein festes Anhalten der emittierenden Substanzen auf dem Kern fördern, z. B. Erdalkalifluoride oder   überschüssiges   Aluminiumoxyd, zusetzen. 



   Die neuerdings beobachtete günstige Wirkung bestimmter Unterlagen auf die Haltbarkeit der Oxydkathoden ist mit grosser Wahrscheinlichkeit auf die in geringem Masse auftretende Bildung der oben beschriebenen Verbindung an der Oberfläche der Unterlage   zurückzuführen.   



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Glühkathode für Entladungsgefässe, dadurch gekennzeichnet, dass als emittierende Substanzen die Salze der stark   elektropositiven Metalle, insbesondere   Alkalimetalle und Erdalkalimetalle mit amphoteren Oxyden zur Anwendung kommen.

Claims (1)

1. 2. Glühkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Gemische der erwähnten Salze zur Verwendung kommen.

   3. Glühkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Salzen oder ihren Gemischen Substanzen, die ein festes Anhalten der emittierenden Substanzen auf den Kern fördern, z. B. Erdalkalifluoride oder überschüssiges Aluminium, zugefügt werden.

   4. Glühkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Salze im Gemisch mit andern emittierenden Substanzen, wie Oxyden, Karbiden, Sulfiden, Verwendung finden.

   5. Verfahren zur Herstellung der Glühkathode nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Salze durch chemische Umsetzung erst auf der Kathode gebildet werden.

   6. Glühkathode nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Unterlage Metalle oder Legierungen verwendet werden, die bei der Oxydation amphotere Oxyde liefern.

   7. Glühkathode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Oxydation amphotere Oxyde liefernden Metalle oder Legierungen als Doublé auf ein anderes Metall aufgetragen sind.